原油含水计量分析系统的制作方法
【专利摘要】本发明提供一种原油含水计量分析系统，该原油含水计量分析系统包括取样控制器、取样器、样桶和含水分析仪，该取样器连接于该取样控制器和管道，并在该取样控制器的控制下，多次从管道中取出样品，并将该样品输送到该样桶内，该样桶连接于该取样器，以存放该样品，该含水分析仪连接于该样桶，并对该样桶内的该样品进行含水分析，测得样品的含水率。该原油含水计量分析系统在取样时具有取样次数多、可分多层取样、可限制液体回流到管道内和出口防喷溅功能的优点，在进行样品分析时，具有测量时间短、测量精度高、全样分析、操作简单、可减少能源消耗和空气污染等优点。
【专利说明】原油含水计量分析系统
【技术领域】
[0001]本发明涉及油中含水计量分析及井口自动取样系统，特别是涉及到一种原油含水计量分析系统。
【背景技术】
[0002]油田采出液原油含水率化验的准确性对及时掌握油井生产动态、优化油藏生产参数、采取科学作业措施、实现原油产量压力传递、提高油田采收率具有十分重要的作用。国石油行业原油含水率的测量方法很多，传统的人工测量方法主要是通过蒸馏化验的方法，单从蒸馏环节来看，蒸馏化验法测量准确度高，但从全过程来看，该方法在油井采出液(高含水)的情况下，存在诸多问题，如:取样代表性差、蒸馏化验环节多、人为影响因素大等。
[0003]为满足油田现场的实际需要，迫切需要一种快速的全样分析的油田高含水采出液原油含水化验分析方法。国内石油行业原油含水率的测量方法很多，但能应用在化验室，代替人工化验的却没有。通过对国内外各种物理测量原油含水方法技术特性的分析研究，希望研制出新型的准确度高、稳定性好的分析化验速度快的原油含水率测量仪，从而解决目前各种原油含水率检测过程中存在的问题，从根本上提高我国原油含水率测量技术的水平。
【发明内容】
[0004]本发明的目的是提供一种可以直接进行原油含水计量分析的原油含水计量分析系统。
本发明的目的可通过如下技术措施来实现:原油含水计量分析系统，该原油含水计量分析系统包括取样控制器、取样器、样桶和含水分析仪，该取样器连接于该取样控制器和管道，并在该取样控制器的控制下，多次从管道中取出样品，并将该样品输送到该样桶内，该样桶连接于该取样器，以存放该样品，该含水分析仪连接于该样桶，并对该样桶内的该样品进行含水分析，测得样品的含水率。
[0005]本发明的目的还可通过如下技术措施来实现:
该取样控制器包括CPU、输出模块、显不输出模块、键盘输入模块和时钟模块,该键盘输入模块连接于该CPU，用于设定该取样器的取样次数、取样间隔时间和该取样器中电动阀门的开阀时长的输入，该显示输出模块连接于该CPU，并在该CPU的控制下显示该取样器的取样次数、每次取样的时间和该电动阀门的开阀时长，该时钟模块连接于该CPU，用于进行计时，以控制打开该电动阀门到关闭该电动阀门关闭的时间长度控制，以及控制取样的间隔时间，该输出模块连接于该CPU，并在该CPU的控制下输出控制该电动阀的开阀指令和关阀指令。
[0006]该取样器包括连接体、阀芯、阀体、弹簧、弹簧座、取样头和电动阀，该阀体通过该连接体连接到管道上，该阀体、该弹簧和该弹簧座位于该阀体内，该弹簧套在该阀芯上，连接到该弹簧座上后放入该阀体内，该取样头连接于该阀体，并通过该连接体进入管道，以进行取样，该电动阀连接于该取样控制器，并在该取样控制器的控制下进行开阀和关阀。
[0007]该取样器还包括节流阀和出液口，该阀体的出口连接到该电动阀的进口上，该电动阀的出口连接到该节流阀进口上，该出液口连接在该节流阀出口上，该节流阀防止该出液口的液体喷溅，并调节取样量，该样桶放置在该出液口的下方，该样品通过该出液口流入该样桶内。
[0008]该取样头的取样端为切口斜面。
[0009]该取样头的取样端包括多个取样口。
[0010]该含水分析仪包括测量电极、采集模块、控制采集模块、升降平台、步进电机和微电脑，该测量电极为两根，并伸入到该样桶内，以对该样品进行测量，该采集模块连接于该测量电极，采集两根该测量电极之间由于介质变化而产生的信号变化，并将该信号变化发送给该控制采集模块，该样桶放置在该升降平台上，该步进电机与该升降平台相连，以推动该升降平台上升，使该测量电极逐步插入到该样品中，并在测量完毕后该步进电机反转，使该升降平台回到初始位置，该微电脑连接于该控制采集模块，用于发布开始测量命令和结束测量命令，显示、采集、分析和存储该信号变化，计算分析样品含水率以及查询历史数据。
[0011]该含水分析仪还包括温控模块，该温控模块连接于该测量电极中的电阻丝和该控制采集模块，以控制该测量电极的温度。
[0012]该含水分析仪还包括步进电机驱动器，该步进电机驱动器连接于该步进电机和该控制采集模块，以驱动该步进电机，控制该步进电机的转动角度和方向。
[0013]该含水分析仪还包括零点到位开关，该零点到位开关连接于该控制采集模块，探测该升降平台是否到达开始测量位置。
[0014]该含水分析仪还包括初始到位开关，该初始到位开关连接于该控制采集模块，并探测该升降平台是否到达该初始位置。
[0015]本发明中的原油含水计量分析系统，在取样时，取样次数多，采用了特殊的取样头来实现分多层取样；为防止残液回流到管道中，并和管道中的液体进行部分交换，设计了防回流装置，取样时利用管道内流体的压力顶开阀芯，取完样后阀芯又利用弹簧的推力，重新堵住液体与管道的连接。并且在取样口增加了一个节流阀，防止喷溅现象的产生，并起到每次取样量的调节作用。在进行样品分析时，采用步进电机推动油样，随意控制油样插入测量电极的深度，达到分层测量的目的；采用一对传感器，避免多传感器之间的相互干扰，及由于加工精度的原因造成传感器的不一致等原因，造成测量误差；测量电极中加入电阻丝，可对测量电极加热，达到原油测量电极不粘原油，减少测量误差的目的。本发明中的原油含水计量分析系统测量时间短，人工化验需I小时左右，该系统测量小于5分钟；测量精度高，人工化验大于3%，本系统测量小于2% ;全样分析，减少对样品的破坏；一键操作，减轻工人劳动强度。减少能源消耗，人工化验时需加入溶剂油，本发明中的原油含水计量分析系统无需采用；减少空气污染；自动测量，减少人为因素造成的误差。
【专利附图】
【附图说明】
[0016]图1为本发明的原油含水计量分析系统的一具体实施例的流程图；
图2为图1中的取样器的一具体实施例的结构图；
图3为图2中的取样头的一具体实施例的结构图； 图4为图2中的取样头的另一具体实施例的结构图；
图5为图1中的含水分析仪的一具体实施例的结构图。
【具体实施方式】
[0017]为使本发明的上述和其他目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举出较佳实施例，并配合所附图式，作详细说明如下。
[0018]油和水具有不相容性和油轻水重的特点。高含水原油样经过静止沉淀会形成油水混合层连续相和水层连续相。本发明中的含水分析仪利用油和水的介电常数不同，采用容抗法测量出液位高度、油水界面高度，再测量出油水混合层中含水，即可计算出油样含水。
[0019]如图1所示，图1为本发明的原油含水计量分析系统的结构图。该原油含水计量分析系统由取样控制器1、取样器2、样桶3和含水分析仪4组成。该取样器2连接于取样控制器I和管道(图中未标出)，并在该取样控制器I的控制下，多次从管道中取出样品，并将样品输送到样桶3内，样桶3连接于取样器2，以存放样品，含水分析仪4连接于样桶3，并对该样桶3内的样品进行含水分析，测得样品的含水率。
[0020]取样控制器I由CPU10、输出模块11、显示输出模块12、键盘输入模块13和时钟模块14组成。时钟模块14连接于CPU10，用于进行计时，以便于控制取样器2中打开阀门到阀门关闭的时间长度控制，控制每次取样器2取样量的多少，以及用于控制取样的间隔时间。显示输出模块12连接于CPU10，在CPUlO的控制下显示取样器2的取样次数、每次取样的时间和取样器2中阀门的开阀时长。键盘输入模块13连接于CPU10,用于设定取样器2的取样次数、取样间隔时间和开阀时长的输入。输出模块11连接于CPU10，并在CPUlO的控制下输出控制取样器2的电动阀的开关信号。CPUlO与各个模块相连，以控制各模块的工作。
[0021]在取样时，首先通过键盘输入模块13在CPUlO中设置好取样时间间隔、取样次数、电磁阀开阀时长；CPU10控制时钟模块14计时开始，到达取样时间间隔后，CPUlO向输出模块11发出开阀指令，取样器2中的电磁阀打开，样品到达样桶3内，电磁阀开阀时间到达设定时长时，CPUlO向输出模块11发出关阀指令，取样器2中的电磁阀关闭。取样一次结束。
[0022]如图2所示，图2为图1中的取样器2的一具体实施例的结构图。该取样器2由连接体21、阀芯22、阀体23、弹簧24、弹簧座25、电动阀26、节流阀27、出液口 28和取样头29组成。阀体23通过连接体21连接到管道05上，在一实施例中，连接体21是焊接在管道05上的，阀芯22、阀体23、弹簧24、弹簧座25均位于阀体23内，弹簧24套在阀芯22上，连接到弹簧座25上后放入阀体23内。取样头29连接于阀体23，并通过连接体21进入管道05，以进行取样。阀体23的出口连接到电动阀26的进口上，电动阀26的出口连接到节流阀27进口上，出液口 28连接在节流阀27出口上。电动阀26连接于取样控制器的输出模块，并接收开阀指令和关阀指令，以实现电动阀26的开关。节流阀27可防止喷溅现象的产生，并起到每次取样量的调节作用。图1中的样桶3放置在出液口 28的下方，样品通过出液口 28流入样桶3内。
[0023]在取样时，电动阀26打开，利用管道05内流体的压力顶开阀芯22，通过电动阀26、节流阀27，再经过出液口 28最后到达取样桶内，取完样后阀芯22又利用弹簧24的推力，重新堵住液体与管道05的连接。[0024]图3为图2中的取样头的一具体实施例的结构图，在图3中，取样头的取样端为切口斜面，在一实施例中，是以管道半径r确定切口斜面的长度，保证管道内从管道中心到管壁之间的液体都能取到，实现多层取样的目的。
[0025]图4为图2中的取样头的一具体实施例的结构图，在图4中，取样头的取样端包括多个取样口。在一实施例中，是以管道半径r确定上下两取样口间的距离，其余两取样口等距分布。在一实施例中，通过在取样头的不同位置打孔，用多个取样口来实现多层取样的目的。
[0026]如图5所示，图5为图1中的含水分析仪的一具体实施例的结构图。该含水分析仪由测量电极41、温控模块42、采集模块43、控制采集模块44、零点到位开关45、初始到位开关46、升降平台47、步进电机48、步进电机驱动器49和微电脑40组成。
[0027]测量电极41为两根，伸入到图1中的样桶3内(为使图示清楚，并没有画出图2中的出液口 28)，以对样品进行测量。在一实施例中，测量电极41由两根不锈钢棒组成，当作测量探头。测量电极41中包括电阻丝。温控模块42连接测量电极41中的电阻丝，用于控制测量电极41的温度，防止测量电极41上粘上原油，影响测量。采集模块43连接于测量电极41，采集两根测量电极41之间由于介质变化而产生的信号变化，并将该信号变化发送给控制采集模块44。零点到位开关45连接于控制采集模块44，探测升降平台47是否到达开始测量位置。初始到位开关46连接于控制采集模块44，探测升降平台47是否到达初始位置，便于放置样品或取出样品。升降平台47，为放置样桶3的平台。步进电机48与升降平台47相连，用于推动升降平台47，使升降平台47上的样桶3中的油样上升，例如以每次Imm的速度上升，使测量电极41逐步插入到油样中，测量完毕后步进电机48反转，使升降平台47回到初始位置。步进电机驱动器49连接于步进电机48和控制采集模块44，用于驱动步进电机48，控制步进电机48的转动角度和方向。微电脑40连接于控制采集模块44，用于发布开始测量和结束测量命令，显示、采集、分析、存储该信号变化，计算分析样品含水率，查询历史数据。控制采集模块44接收微电脑40的命令，协调控制各模块的开启，数据的中转。
[0028]本发明的含水分析仪在运行时，把样桶3放置升降平台47上的卡槽内。首先微电脑40发出开始测量命令，通过串口连接发送到控制采集模块44。控制采集模块44向温控模块42发出停止加温信号，温控模块42关断测量电极41加温电源；同时控制采集模块44发出脉冲信号至步进电机驱动器49，由步进电机驱动器来驱动步进电机48，再由步进电机48来带动升降平台47上升；当升降平台47上升到零点位置时，零点到位开关45发出到位信号；控制采集模块44接收到零点到位信号后，停止发出脉冲信号，同时往采集模块43发出采集信号；采集模块43接收到信号后开始采集信号，采集信号完成后把信号通过串口发送到控制采集模块44 ;再由控制采集模块44通过串口发送到微电脑40 ；由微电脑40根据信号的大小判断测量电极是否接触到水层连续相，如果判断没有到达水层连续相，微电脑40继续保持接收状态；控制采集模块44发出脉冲信号至步进电机驱动器49，由步进电机驱动器49来驱动步进电机48，再由步进电机48来带动升降平台47上升，通过控制发出脉冲信号的数量，使升降平台47上升Imm后停止发出脉冲信号；控制采集模块44向采集模块43发出采集信号；采集模块43接收到信号后开始采集信号，采集信号完成后把信号通过串口发送到控制采集模块44 ;再由控制采集模块44通过串口发送到微电脑40 ;由微电脑40根据信号的大小判断测量电极是否接触到水层连续相，如果判断没有到达水层连续相，微电脑40继续保持接收状态。如此循环往复，直至由微电脑40根据信号的大小判断出测量电极41接触到水层连续相，微电脑40向控制采集模块44发出结束测量命令，控制采集模块44接到结束测量命令后，控制采集模块44向步进电机驱动器49发出脉冲信号和换向信号，使步进电机48反转，带动升降平台47下降，当升降平台47下降到初始位置时，初始到位开关46发出到位信号；控制采集模块44接收到初始到位信号后，停止发出脉冲信号和换向信号；同时控制采集模块44向温控模块42发送加温信号，温控模块42打开测量电极41加温电源；同时微电脑40开始计算分析样品含水率。
【权利要求】
1.原油含水计量分析系统，其特征在于，该原油含水计量分析系统包括取样控制器、取样器、样桶和含水分析仪，该取样器连接于该取样控制器和管道，并在该取样控制器的控制下，多次从管道中取出样品，并将该样品输送到该样桶内，该样桶连接于该取样器，以存放该样品，该含水分析仪连接于该样桶，并对该样桶内的该样品进行含水分析，测得样品的含水率。
2.根据权利要求1所述的原油含水计量分析系统，其特征在于，该取样控制器包括CPU、输出模块、显示输出模块、键盘输入模块和时钟模块，该键盘输入模块连接于该CPU，用于设定该取样器的取样次数、取样间隔时间和该取样器中电动阀门的开阀时长的输入，该显示输出模块连接于该CPU，并在该CPU的控制下显示该取样器的取样次数、每次取样的时间和该电动阀门的开阀时长，该时钟模块连接于该CPU，用于进行计时，以控制打开该电动阀门到关闭该电动阀门关闭的时间长度控制，以及控制取样的间隔时间，该输出模块连接于该CPU，并在该CPU的控制下输出控制该电动阀的开阀指令和关阀指令。
3.根据权利要求1所述的原油含水计量分析系统，其特征在于，该取样器包括连接体、阀芯、阀体、弹簧、弹簧座、取样头和电动阀，该阀体通过该连接体连接到管道上，该阀体、该弹簧和该弹簧座位于该阀体内，该弹簧套在该阀芯上，连接到该弹簧座上后放入该阀体内，该取样头连接于该阀体，并通过该连接体进入管道，以进行取样，该电动阀连接于该取样控制器，并在该取样控制器的控制下进行开阀和关阀。
4.根据权利要求3所述的原油含水计量分析系统，其特征在于，该取样器还包括节流阀和出液口，该阀体的出口连接到该电动阀的进口上，该电动阀的出口连接到该节流阀进口上，该出液口连接在该节流阀出口上，该节流阀防止该出液口的液体喷溅，并调节取样量，该样桶放置在该出液口的下方，该样品通过该出液口流入该样桶内。
5.根据权利要求3所述的原油含水计量分析系统，其特征在于，该取样头的取样端为切口斜面。
6.根据权利要求3所述的原油含水计量分析系统，其特征在于，该取样头的取样端包括多个取样口。
7.根据权利要求1所述的原油含水计量分析系统，其特征在于，该含水分析仪包括测量电极、采集模块、控制采集模块、升降平台、步进电机和微电脑，该测量电极为两根，并伸入到该样桶内，以对该样品进行测量，该采集模块连接于该测量电极，采集两根该测量电极之间由于介质变化而产生的信号变化，并将该信号变化发送给该控制采集模块，该样桶放置在该升降平台上，该步进电机与该升降平台相连，以推动该升降平台上升，使该测量电极逐步插入到该样品中，并在测量完毕后该步进电机反转，使该升降平台回到初始位置，该微电脑连接于该控制采集模块，用于发布开始测量命令和结束测量命令，显示、采集、分析和存储该信号变化，计算分析样品含水率以及查询历史数据。
8.根据权利要求7所述的原油含水计量分析系统，其特征在于，该含水分析仪还包括温控模块，该温控模块连接于该测量电极中的电阻丝和该控制采集模块，以控制该测量电极的温度。
9.根据权利要求7所述的原油含水计量分析系统，其特征在于，该含水分析仪还包括步进电机驱动器，该步进电机驱动器连接于该步进电机和该控制采集模块，以驱动该步进电机，控制该步进电机的转动角度和方向。
10.根据权利要求7所述的原油含水计量分析系统，其特征在于，该含水分析仪还包括零点到位开关，该零点到位开关连接于该控制采集模块，探测该升降平台是否到达开始测量位置。
11.根据权利要求7所述的原油含水计量分析系统，其特征在于，该含水分析仪还包括初始到位开关，该 初始到位开关连接于该控制采集模块，并探测该升降平台是否到达该初始位置。
【文档编号】G01N27/00GK103808763SQ201210446263
【公开日】2014年5月21日 申请日期:2012年11月9日 优先权日:2012年11月9日
【发明者】杜怀栋, 杜衍华, 郑志受, 江文军, 孟祥波, 李力民, 宫俊峰, 王杰, 西文良, 高素然, 郭静, 吴忠晓, 赵慧敏 申请人:中国石油化工股份有限公司, 中国石油化工股份有限公司胜利油田分公司技术检测中心, 中国计量科学研究院